JPH01195204A - 焼結炉のデワックスモニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上Ω村朋公立 本発明はワックス等により成形された超硬合金等の粉体
成形品を焼結する焼結炉に利用される焼結炉のデワック
スモニタ装置に関する（以下、これをデワックスモニタ
装置とする）。

従来夏致街 種々多様にわたる熱処理炉の中でも、付加価値の高い新
素材やニューセラミック等を製造開発するに必要不可欠
な真空焼結炉は、先端産業を含むあらゆる産業に利用さ
れており、しかも良好な焼結体を製造できるということ
で高い評価を得るに至っている。

この真空焼結炉を用いて予め準備しておいた粉末成形品
を焼結するあたっては、前処理としてワーク（被処理物
）を本焼結温度よりも低い温度域に加熱保持し、ワーク
中にバインダーとして含まれているワックスを完全に除
去する必要がある。

この焼結で重要なポイントは、デワックス工程にあると
言っても過言ではなく、デワックスが十分でないと、ワ
ックスが分解して炭素として焼結体に残留し、炭素濃度
の変化やバラツキを招来することは勿論のこと原料や添
加剤との反応等にも影響することになり、結”果として
焼結体の機械的強度が低下することに繋がる。つまりデ
ワックスが十分に行われたか否かの判断は、最終製品た
る焼結体の品質にも大きく左右する。

従来、デワックス処理時間については、粉末原料とワッ
クスとの混合比、ワークの種類、量等の処理条件に応じ
て、作業者が経験的に決定しているのが実情である。

日　（”しよ゛と　るｉ しかしながら、上記従来例による場合には、デワックス
が十分に行われたか否かの判断を誤らせる要因が非常に
多いことから、デワックス処理時間の決定が非常に困難
で、多品種少量生産を推進する上で大きな障害となって
いる。しかも製品不良を避けるための消極的な手段とし
て、デワックス処理時間は自ずと長めにされ、全体とし
て生産効率の向上を図る上でも問題となる。

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、被処
理物のデワックスが十分に行われたか否かを簡単に検査
することができることになるデワックスモニタ装置を提
供することを目的とする。

１　　　°”するための 本発明にがかるデワックスモニタ装置は、キャリアガス
供給管が接続された炉殻の内部に配設したタイトボック
ス回りの炉内温度を検出する炉内温度検出器と、タイト
ボックスに収納された被処理物から発生するデワックス
ガスをキャリアガスとともに炉殻の外部に強制排出せし
める際の経路であるデワックスガス排気管の途中に接続
しであるデワックスガス圧力検出器と、炉内温度検出器
、デワックスガス圧力検出器の各検出結果が夫々与える
炉内温度の変化とデワックスガスの圧力変化とを比較す
る比較手段とを具備する。

作里 デワックスガス圧力検出器の検出結果が与えるデワック
スガスの圧力変化は、被処理物から発したデワックスガ
スの量変化とキャリアガスの温度変化とが重畳されたも
のであるが、キャリアガスの温度変化は炉内温度の温度
変化と同等であるから、炉内温度検出器の検出結果が与
える炉内温度の変化と比較すると、デワックスガスの発
生量の変化を捉えることができることになる。

皇族■ 以下、本発明にがかるデワックスモニタ装置の一実施例
を図面を参照して説明する。第１図は真空焼結炉の内部
構成を併せて示すデワックスモニタ装置の簡略構成図、
第２図はデワックス工程時における炉内温度、デワック
スガスの圧力等の時９間変化を示すグラフである。

まず真空焼結炉の概略構成について説明すると、圧力開
閉扉１３を備える炉殻１０の内部には、被処理物ａの加
熱容器たる有蓋円筒状をなしたグラファイト製タイトボ
ックス２０が配設されており、このタイトボックス２０
の外部回りには、これを直接加熱するためのロッドヒー
タ１１が中空支持の形で合計８本面着され、これで圧力
開閉扉１３を介して挿入された被処理物ａがタイトボッ
クス２０の周壁面からの二次輻射熱により加熱されるよ
うな構成となっている。

一方炉殻１０の壁面には、タイトボックス２０の外部回
りの炉内温度を検知する熱電対温度センサ３０が挿入固
着されており、更には図外の真空排気装置が接続されて
いる他、ガス供給装置（図示せず）から送り込まれたキ
ャリアガス（窒素ガス等）を炉殻１０及びタイトボック
ス２０の内部に導入するためのキャリアガス供給管１２
が接続されている。一方タイトボックス２０の底壁面に
は、デワックスガス排気管２１が接続されている。この
デワックスガス排気管２１は、炉殻ｌＯの壁面を貫通し
て取り出されており、この他端には、デワックス工程時
に被処理物ａから発生するデワックスガスをキャリアガ
スとともに吸引する排気ポンプ６１が接続されており、
途中に設けてあるワックストラップ６０にて、デワック
スガスに含有しているワックス成分を回収せしめるよう
な構成となっている。なお、キャリアガスに対するタイ
トボックス内部への流入は、排気ポンプ６１により吸引
状態にあるタイトボックス２０の内外の圧力差によるも
ので、タイトボックス２０と図外の蓋部材との隙間を通
じて行われる。

上記した真空排気装置、ガス供給装置、ロンドヒータ１
１、排気ポンプ６１等は、マイクロコンピュータ等から
なる制御装置６３にて集中制御されており、熱電対温度
センサ３ｏからの信号３１を受けて、炉内温度を認識す
るとともに、デワックス工程、本焼結工程へと逐次進め
るに応じて炉内温度等を所定の熱処理パターン通りに制
御するような構成となっている。

上記説明した構成となっている真空焼結炉には、更に本
考案にがかるデワックスモニタ装置が装備されている。

このデワックスモニタ装置は、デワックスガス排気管２
１の途中に設けられているデワックスガス圧力検出器と
してのデワックスガス圧力計４０と、デワックスガスの
圧力、炉内温度等の変化を同時に記録表示する比較手段
としてのペンレコーダ６４とを主構成とするもので、本
実施例にあっては、被処理物ａのデワックス状況を刻々
と表示する機能の他に、デワックスの完了を判断して、
次の本焼結工程への移行のタイミングを与えるような機
能をも備えている。但し、真空焼結炉に備えられている
熱電対温度センサ３０は、デワックスモニタ装置におけ
る炉内温度検出器としての機能をも兼ねるものである。

更に詳しく説明すると、制御装置６３０入力部には、熱
電対温度センサ３０からの信号３１の他に、デワックス
ガス圧力計４０からの信号４１と、キャリアガス供給管
１２の途中に設けられているキャリアガス流量計５０か
らの信号５１が夫々導入されている。

つまり制御装置６３にあっては、炉内温度、デワックス
ガスの圧力、キャリアガスの流量の各データが与えられ
ており、これらのデータは勿論のこと、これに基づいて
所定処理したデータをもこの出力部に接続されているペ
ンレコーダ６４に記録表示（拡大表示を含む）するよう
な構成となっている。

即ち、デワックスモニタ装置における制御装置６３は、
ペンレコーダ６４に対するインターフェイス的な役割を
担っているのであるが、炉内温度、キャリアガスの流量
、デワックスガスの圧力の各データに基づいて被処理物
ａからデワックス状況を定量的に認識し、これでもって
デワックス完了の判断をも併せて行うなうものである。

次に、被処理物ａのデワックスが十分に行われたか否か
の検査を行うことのできる原理について第２図を参照し
て説明する。なお、第２図において、ａのグラフは炉内
温度、ｂのグラフはデワックスガスの圧力、Ｃのグラフ
はキャリアガスの流量の時間変化を夫々示すものである
。

まず、ワックス等により成形された被処理物ａをタイト
ボックス２０にセットし、真空排気装置及びロッドヒー
タ１１を動作させ、その後、時間ｔｏに至るとデワック
ス工程が開始される。と同時にキャリアガスが流量一定
で流され、やがて被処理物ａから発生することになるデ
ワックスガスの排気に備える（時間ｔｌ）。

図中示す時間ｔｏから時間ｔ１までのデワックスガスの
圧力は、キャリアガスの圧力を示しており、キャリアガ
スの温度上昇に伴う変化が生じている。

（炉内温度が上昇すればこれに伴いキャリアガスの温度
も上昇する関係にあるので、キャリアガスの温度変化と
炉内温度の変化とは略等しい）。

しかしながら、時間ｔｌ以降にあっては、被処理物ａか
らのデワックスガスの発生という更に付加的な変化を伴
うことになる。つまり時間ｔ１以降のデワックスガスの
圧力からキャリアガスの温度上昇に伴う圧力変化分、即
ち炉内温度の変化相当分を差し引けば、被処理物ａから
発生している真のデワックスガスの圧力が算出できるこ
とになり、ここに被処理物ａのデワックス状況が定量的
に掴めることになる。しかも算出された真のデワックス
ガスの圧力からデワックス完了の判断を行うにあたって
は、真のデワックスガスの圧力を積分し、被処理物ａか
ら発生したデワックスの量を相対的に掴むという方式、
或いは被処理物ａのデワックスが十分に行われたならば
デワックスガスの発生量は極端に少なくなるという観点
から、真のデワックスガスの圧力を微分して、その微分
変化をモニタするという方式等を採ればよい。なお、第
２図におけるグラフｄは、前者の方式に相当する真のデ
ワックスガスの圧力を積分した結果である。

またデワックス工程においてキャリアガスの流量が一定
ではない場合には、その流量変化がデヮックスガスの圧
力変化として現れる訳であるが、制御装置６１にはキャ
リアガスの流量のデータが与えられていることから、こ
の流量変化を同様に消去することも可能であり、それ故
この場合であっても真のデワックスガスの圧力が算出で
き、ここに被処理物ａのデワックスが十分に行われたか
否かの検査を行うことができることになる。

なお、本発明にがかるデワックスモニタ装置は上記実施
例に限定されず、比較手段としてはＣＲＴは勿論のこと
、信号３１や信号４１との減算等を行う電子回路等であ
っても構わない。

主所夏着来 以上、零案デワックスモニタ装置による場合には、被処
理物から発せられたデワックスガスの量変化を定量的に
認識することができる構成となっているので、被処理物
のデワックスが十分に行われたか否かを簡単に検査する
ことができる。従って、デワックス工程において常に最
適なデワックス処理時間を採ることが可能で、それ故良
好な焼結体を効率よく製造することができ、多品種少量
生産を推進する上で非常に大きなメリットがある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第２図にかけては本発明にがかるデワックス
モニタ装置の実施例の説明図であって、第１図は真空焼
結炉の内部構成を併せて示すデワックスモニタ装置の簡
略構成図、第２図はデワックス工程時における炉内温度
、デワックスガスの圧力等の時間変化を示すグラフであ
る。 １０・・・炉殻 １２・・・キャリアガス供給管 ２０・・・タイトボックス ２１・・・デワックスガス排気管 ３０・・・熱電対温度センサ ４０・・・デワックスガス圧力計 ６４・・・ペンレコーダ ａ・・・被処理物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリアガス供給管が接続された炉殻の内部に配
   設したタイトボックス回りの炉内温度を検出する炉内温
   度検出器と、前記タイトボックスに収納された被処理物
   から発生するデワックスガスをキャリアガスとともに排
   出せしめる経路であるデワックスガス排気管の途中に設
   けてあるデワックスガス圧力検出器と、前記炉内温度検
   出器、前記デワックスガス圧力検出器の各検出結果が夫
   々与える炉内温度の変化とデワックスガスの圧力変化と
   を比較する比較手段とを具備することを特徴とする焼結
   炉のデワックスモニタ装置。